液压迈步推移吊挂设备列车的研制.pdf

总第 1 6 3期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 52 7 9 8 ． 2 0 1 3 ． 0 3 ． 0 0 3 液压迈步推移 吊挂设备列车的研制 秦卫兵 1 ． 太原理工大学 机械S - 程学院， 山西 太原0 3 0 0 2 4 ； 2 ． 潞安矿业集团公司 机电处， 山西 长治0 4 6 2 0 4 摘要 在分析现有设备列车存在问题的基础上， 基于列车安全、 高效移动的原则， 研究试制了一种液压缸 迈步推进的单轨吊挂列车， 实现设备列车的快速安全移动。该设备列车具有安全可靠和使用简单等特点。 关键词 设备列车； 单轨吊挂； 迈步推移； 液压 中图分类号 T D 5 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 5 ． 2 7 9 8 2 0 1 3 0 3 ． 0 0 0 6 0 2 De v e l o p me n t o f Hy d r a u l i c S t e p Pu s h i n g a n d Ha n g i n g Eq u i p me n t Tr a i n s Q I N We i - b i n ， 1 ． Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g C o l l e g e o f T a i y u a n T e c h n o l o g y U n i v e r s i t y ， T a iy u a n 0 3 0 0 2 4 ， C h i n a ； 2 ． Me c h a n ic a l a n d E l e c t ri c a l P l a c e ofL u a n Mi n i n g G r o u p， C h a n g z h i 046 2 0 4 ， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e a n a l y s e s o f t h e p r o b l e ms o f e q u i p me n t t r a i n s e q u i p me n t a n d b a s e d o n t h e p r i n c i p l e o f t r a i n o p e r a t i o n s a f e t y ， e ffic i e n t mo v i n g，t h e p a p e r d e s i g n s a n e w t y p e o f h y d r a u l i c s t e p p u s h i n g a n d h a n g i n g e q u i p me n t t r a i n s e q u i p me n t ．T h e d e v i c e h a s s o me a d v a n t a g e s o f s afe t y 、 r e l i a b i l i t y 、 s i mp l e n e s s a n d S O o n ． Ke y wo r d s e q u i p me n t t r a i n s ；mo n o r ail h a n g i n g；s t e p p u s h i n g ；h y d r a u l i c 1 研制背景 近年来 ， 随着煤矿产能的不断提升 ， 机械化水平 的逐步提高 ， 我国煤矿井下采煤工作面综采设 备被 广泛使用， 并向大功率、 重型化、 智能化方向发展。 如真空磁力启动器发展为组合开关， 移动变电站被 负荷中心代替， 乳化液泵站实现了自 动配比， 为提高 电液支架的供液质量新增了软化水处理设备和为实 现综采工作面 自动控制增设 了“ 集 中控制室” 等 ， 导 致一个大型现代化的综采工作面配备的设备列车需 要 2 0辆平板车搭载运输 ， 总长超出 1 0 0 m， 总吨位达 到 1 5 0 t 之多。虽然列车上的设备 已更新换代 ， 但运 载设备的列车长期以来依然使用平板车承载， 绞车 牵引 ， 移动和固定列 车的设备和工 艺均 比较原始落 后 。 国内外综采工作面基本都以十几辆平板车承载 编队方式工作， 只是牵引移动设备不同。国内大多 用固定绞车牵引 ， 有的矿还试用 了电缆单轨吊挂拖 移装置， 解决了设备列车至转载机之间电缆的悬挂 和移动问题， 而设备列车的工作方式基本不变。采 6 用绞车牵引地轨运输的方式 ， 每次移动都需人工拆 卸 、 安装轨道和车挡 ， 移动和 固定绞车， 如遇巷道起 伏不平时， 还需采用绞车对拉 的形式完成列车 的移 动， 防跑车措施难以采取， 这使得设备列车在移动时 不仅工序复杂， 效率低下， 更重要的是存在很大的安 全隐患。 在综采工作面变坡起伏巷道 中， 为彻底改变设 备列车采用绞车对拉 、 地轨运输所造成 的重复拆钉 道、 频繁移动绞车 的状况， 进一步提高列车爬移的可 靠性和工作面的 自动化程度 ， 文章设计 了一种在工 作面巷道使用的单轨悬挂、 液压推进及液压制动的 设备列车 。 2 研制 目标及内容 研制 目标 研制一种设备列车 ， 具有制动 、 自行 移动功能， 同时妥善解决从设备列车至转载机之间 矿用电缆、 液管等的拖挂问题， 从根本上对设备列车 工作方式进行彻底革新。设备列车结构简单 ， 操作 方便， 故障率低， 能显著提高设备列车的移动工作效 率和满足综采工作面生产要求。在设备列车工作过 收稿 日期 2 0 1 3 -0 1 - 1 6 作者简介 秦卫兵 1 9 7 0一 ， 男， 山西长治人 ， 在读硕士， 工程师， 研究方向为矿山机电。 秦卫兵 液压迈步推移吊挂设备列车的研制 第2 2卷第3期 程中， 具有可靠的安全保证 ， 为今后综采工作面实现 自动化及远程监控提供必要的技术支持。 研制内容 ①迈步推移吊挂式设备列车的总体 结构、 制动方式； ②设备及电缆承载小车结构、 自移 方式； ③机械装置设计、 加工、 调试、 试验； ④液压系 统设计、 加工、 调试、 试验； ⑤整体组装、 联合调试、 试 验 ； ⑥工业性试验 。 3 设计原则 该设备列车设计原则是安全、 可靠、 实用、 简单。 安全可靠性 1 设备列车的电源由一路独立的 6 6 0 V电源 提供。液压站安装在胶带机尾架或转载机上， 随尾 架或转载机一起移动。尾架或转载机 移动时， 列车 不移动； 列车移动时 ， 尾架或转载机不移 动， 保证设 备列车不带电移动， 符合煤矿安全规程要求。移动 设备列车前 ， 须通知变电所断掉列车上 的所有设备 电源 ， 方可移动 。 2 制动装置选用安全实效制动方式 。每辆制 动小车均设有两个弹簧制动机构， 由制动液压缸伸 缩来控制其夹紧和松开。当制动液压缸在高压油作 用下 回缩 ， 克服弹簧的阻力 ， 使制动刹车蹄与导轨松 开； 当制动液压缸失压， 压缩的弹簧使制动刹车蹄与 导轨夹紧， 在摩擦力的作用下， 使单轨设备列车迅速 制动停车。 3 采用快速卸荷的液压制动系统。设备列车 长度百余米 ， 制动小车分散布置 ， 液压管路前后跨距 大 ， 制动油缸的动作快慢直接影 响列 车制动 与行进 的速度。因此， 制动油缸采用的特殊结构油缸， 使各 制动缸的压力油从一端快速卸荷到缸的另一端 ， 然 后通过管路慢速流回油箱， 确保制动系统快速卸荷 制动 。 4 液压系统保护功能齐全， 操作简单方便。 液压站设计有溢流阀、 自动卸载阀、 节流阀、 供、 回油 过滤器、 压力、 液位及温度显示仪表等。整个设备列 车与 电缆小车的控制和移动 ， 由两个手动 阀控制 ， 只 需一人操作 ， 简单方便_ 2 J 。 实用简单性 1 自带制 动单元和动力 ， 不用绞 车 ， 自行 移 动 ； 2 设备列车和电缆小车共用一条悬挂工字钢 单轨； 3 设备列车的移动与电缆小车移动有机结 合、 协调运行， 只需两个手动阀控制， 简单方便； 4 电缆与油管 、 水管分层敷设 ， 安全条理 ， 无 须落地 ； 5 在“ 迈步式 自移系统” 技术基础上 ， 开发 出 “ 同步式 自移系统” 新技术 ， 克服了“ 迈步式 自移系 统” 应用于百米长的设备列车出现的“ 前拥后挤” 缺 陷 ， 实现了百米长的设备列 车， 同步协调 ， 行 走 自如 地 自移 目标。 4 工作原理和主要参数指标 液压迈步推移吊挂设备列车的总体设计方案是 单轨承载导向、 具有制动功能、 液压步进 自移 ， 与电 缆小车同轨运行 。液压站安装在胶带尾架并 随其移 动， 设备列车由液压站提供动力， 用液压缸步进移 动。电缆小车 由转 载机推移聚拢 ， 设备列车及链 条 拉动伸展。 工作原理 将液压迈步推移 吊挂设备列车分为 前 、 中、 后三段 ， 三段之间用两条行走油缸铰接起来， 各段均布设制动小车 ， 其 中 前段和中段各设置六辆 制动小车、 后段设置四辆制动小车。用油管将前 、 后 段各制动小车的制动缸并联 为一组 ， 同组各制动小 车的制动缸同时打开和关 闭， 中间各制动小车 的制 动缸并联为另一组 。设备列 车行走 时， 两组制动小 车交替工作， 一组打开， 另一组制动。不行走时， 两 组制动小车均制动。前、 后两行走缸同步工作形成 “ 同步式 自移系统” ， 使整个设备列车步进前行， 有 效防止列车上坡时前部堆积， 下坡时后部前拥 如图 1 。 图 1 设备列车工作原理不意 电缆小车紧随设备列车之后 ， 分 布于设备列车 和转载机 间单轨上 ， 托载着电缆和油水管 ， 在设备列 车的牵引下伸展散开， 在转载机推移下聚拢收缩， 一 张一驰循环前行。 液压迈步推移 吊挂设备列车整体设计应满足的 各项参数指标如表 1 所示。 5 主要功能 1 该液压迈步推移吊挂设备列车采用单轨承 载导向、 液压步进自移的方式， 实现了设备列车的高 效快速移动， 具有安全可靠、 使用简单的特点。 2 该设备列车在满足设备前移的功能外， 解 决了从设备列车至转载机之间矿用电缆、 液管等的 拖挂问题 。 下转第 l 2页 7 2 0 1 3 年 3月 李传磊等 垂直重叠巷道安全距离分析研究 第2 2 卷第3 期 6 结语 1 针对某煤矿北区石门与西胶带巷的实际情 况 ， 采用围岩松动圈理论分析巷道 围岩变形破坏 ， 得 出掘进巷道围岩变形特点。 2 根据西胶带巷与北区石门之间岩性等条件 建立模型， 通过数值模拟对下部巷道逐渐开掘对上 部巷道围岩应力、 位移及塑性破坏影响分析 ， 得 出两 巷道最小错距为 1 0 m。 3 根据某煤矿北区石门与北区西胶带巷 的现 场资料， 经理论分析及数值模拟得到结果， 确定巷道 的支护方案 两巷道的最小错距为 1 0 m， 大于 2 0 I T ／ 区域采用正常支护， 大于 1 0 n l 小于 2 0 m 区域采取 补充架棚支护。 4 通过现场矿压观测 可以看出 当下部胶带 巷与上部石门相距 1 0 m时下部巷道开挖开始对上 部石门产生影响， 当两巷相距 1 0 m时下部胶带巷开 挖对上部石门的影响最为剧烈。巷道顶底板总移近 量为 1 0 0～1 5 0 m m， 平均值为 1 3 0 mm。 5 数值模拟所计算的北区西胶带巷与北区石 门最小错距及支护方案， 对同类巷道情况有参考使 用价值。 。 参考文献 [ 1 ] 孙有为， 门妮 ， 薄景山， 等． 地下硐室的几何特性对松 动圈范围的影响 [ J ] ．白燃灾 害学报， 2 0 1 2 ， 2 1 1 1 7 9 1 8 3． [ 2 ] 蒋邦友， 顾士坦， 李男男， 等．深井巷道围岩松动圈现 场测试及支护方案优化[ J ] ． 金属矿石， 2 0 1 2 9 1 3 1 6． [ 3 ] 刘虎， 李振中． 千米深井围岩松动圈范围的研究[ J ] ． 山东煤炭科技 ， 2 0 1 1 1 1 2 01 2 1 ． [ 4 ] 夏峰， 薄景， 郑涛， 等． 基于 F L A C 3 D的矩形硐室 围岩松动 圈确定 [ J ] ．防灾科技学院学报， 2 0 1 0 ， 1 2 4 6 6 6 9 ． [ 5 ] 孙有为， 薄景山， 孙超．地下洞室松动圈的研究方法 与现状[ J ] ． 防灾科技学院学报， 2 0 0 9， 1 1 2 1 31 7 ． S UN Y o u we i ， B O J i n g s h a h， S u n C h a o ．T h e s t a t u s q u o a n d me t h o d s o f b r o k e n z o n e o f u n d e r g r o u n d c a v i t y 『 J ] ．J ． o f I n s t i t u t e o f D i s a s t e r P r e v e n t i o n S c i e n c e a n d T e c h n o l o ． g Y ， 2 0 0 9 ， 1 1 2 1 31 7 ． [ 6 ] 陈建功， 贺虎， 张永兴． 巷道围岩松动圈形成机理的 动静力学解析 [ J ] ． 岩土工程 学报， 2 0 1 1 ， 3 3 1 2 1 9 6 4～1 9 6 8 ． [ 7 ] 张立新 ， 杨贤江． 吕家坨煤矿巷道变形机理及其控制方 法[ J ] ． 煤矿安全， 2 0 1 0 3 9 5 9 9 ． [ 8 ] 郝凤山， 姚晓虎． 回采巷道煤层中 陛区分布的数值模 拟及分析[ J ] ．中国矿业， 2 0 0 7 ， 1 6 5 3 7 1 7 3 ． HAO F e n g s h a n， YAO Xi a o h u ． Nu me ri c a l S i mu l a t i o n o f P l a s t i c Ar e a Di s t r i b y t i o n i n t h e Co a l B e d o f E x t r a c t i o n L a n e w a y [ J ] ．C h i n a Mi n i n g Ma g a z i n e ， 2 0 0 7， 1 6 5 3 7 1 7 3． [ 9 ] 刘波， 韩彦辉．F L A C原理、 实例与应用指南[ M] ． 北 京 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 1 O ] 陈育民， 徐鼎平． F L A C ／ F L A C 3 D基础与工程实例 [ M] ． 北京 中国水利水电出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 责任编辑 王伟瑾】 坐 9 k I 9 kr }j- } jk， 夸； t j毒 t j‘ e - jkr 夸 k 9 k- jk } 业jkr I j r j 夸 r j kr 9 夸k 亭kr 9 k 夸l e r 业 上接 第 7页 表 1 设备列车应满足的参数指标 6 结语 新型液压迈步推移吊挂设备列车的研制， 将解 决绞车牵引所带来的频繁移绞车、 用工投入多及列 l 2 车制动不可靠等问题， 可充分利用单轨吊挂电缆拖 移装置所用轨道， 实现一轨多用， 减少地轨铺设费 用， 尤其适用工作面巷道起伏不平、 坡度大、 地质条 件复杂、 特别是底鼓严重的矿井 ， 其高效、 快捷 、 可靠 的特点将为今后大型及特大型煤矿的进一步发展提 供可靠保障。 参考文献 [ 1 ] 张文康 ， 赵祥站． 论设备列车在岩巷作业线上的应用 [ J ] ． 现代商业工业应用， 2 0 1 1 1 2 8 4 ． [ 2 ] 杜计平， 孟宪锐． 采矿学[ M] ． 徐州 中国矿业大学出版 社 ， 2 0 0 9 7 7 8 8 ． [ 责任编辑 王伟瑾]